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作者:楊哲彰(2004-06-10);推薦:徐業良(2004-06-14)
備註:本文為93學年度精密機電整合科技教育改進計畫動態數位教材製作計畫書。

機電整合設計基礎課程動態數位教材製作計畫書

1.     背景目的

機械設計是所有大學機械系必修課程,是機械系學生實務應用能力養成的重要基礎課程。機電整合設計已是現代機械設計的潮流,然而傳統大學機械系機械設計教材仍然較著重於純粹機械元件、結構、與機構的設計,對於機電整合部分以及如何使用電腦輔助設計軟體輔助設計等課題討論較少,以至於在上完機械設計課程後,學生對於機電整合的概念往往還十分不足。

本計畫目的即在針對機械系大學部三年級同學,製作一套機電整合設計基礎課程動態數位教材,適合大學部機械設計課程使用。本教材的特色有以下三點﹔

(1)   本教材內容編撰以機電整合設計為核心思考,規劃機械設計程序、機械結構設計、機構與傳動設計、電子與感測元件、電腦輔助設計等五大單元,期望學生能獲得完整的機電整合基礎知識。

(2)   機電整合設計教學上,實務可能更重於理論,機電整合設計實務上使用的各種元件或軟體,將其外型、動作方式,以及操作、應用上的過程,可能很難單純以靜態文字或圖片來表達。因此本教材將以多媒體方式製作,整合文字、照片、影片、以及動畫,呈現豐富完整的教材內容。同時在教材中設計嵌入鏈結,使教材由單純序列式呈現,轉換成網狀式呈現,引導學生自我學習思考過程。

(3)   本計畫動態數位教材製作的依據,為元智大學機械系目前使用中,已編纂完成之中文紙本教材。中文教材固然方便學生閱讀,然而在國際化趨勢下,學生對於專有名詞以英文的閱讀、表達能力是不能忽視的。因此本教材內容將完全以英文撰寫,除了讓學生達成專業科目的學習目標之外,也有助於國內學生專業領域英語能力的提升。此外可藉此建立一國際化之機電整合設計基礎課程教材,能與國外大學課程內容相互參考、交流。

2.     進行方式

如圖1所示,本計畫機電整合設計基礎課程動態數位教材內容規劃五大單元:

(1)   機械設計程序:介紹設計的意涵、機械設計的流程,讓學生了解工程設計人員在設計程序中的位置與角色,並著重於啟發創意性的思考與表達。

(2)   機械結構設計:包括靜態結構設計力學計算與結構振動問題,並配合介紹常用的機械元件。

(3)   機構與傳動設計:介紹機構設計與傳動設計,以及電動馬達、油氣壓等致動器,並配合介紹常用的機械元件。

(4)   電子與感測元件:學習如何使用電子元件作機械控制,使用感測元件作狀態偵測與回饋,以及單晶片嵌入式系統架構設計智慧型機電整合產品。

(5)   電腦輔助設計:包括幾何模型建立,及有限元素分析與最佳化設計軟體之應用。

1. 機電整合設計基礎課程五大學習核心

本計畫機電整合設計基礎課程動態數位教材將以PowerPoint製作,除原理原則以文字方式表達之外,將廣泛蒐集教材中提到之各種元件或軟體,將其外型、動作方式,以及操作、應用上的過程,以照片、影片、動畫嵌入在PowerPoint檔案中,以多媒體方式呈現。整體教材目錄則仍以WWW網頁介面整合鏈結,而不至於成為多個分散檔案。本計畫製作教材將完全以英文撰寫,最後呈現將整合元智大學機械系目前使用中,已編纂完成之中文教材,成為一完整機電整合設計基礎教材。

本教材在元智大學機械系學生的應用上,定位在輔助課堂講授之教材,將建置於元智大學機械系最佳化設計實驗室網站(http://designer.mech.yzu.edu.tw.)提供學生線上瀏覽,但也可製作成單一光碟或讓學生下載,供學生單機使用,作為完整可自修學教材。因此教材設計重點除多媒體呈現方式外,另一重點是如何藉由在教材中設計嵌入超連結,引導學生自我學習思考過程。如圖2所示,本教材呈現結構將由傳統的序列式呈現,轉換成網狀式呈現,讓學生能依其興趣與思考邏輯自行選擇所要深入閱讀之鏈結,提高其互動性。

2. 序列式呈現與網狀式呈現